(1) 課題番号： 0502.3

(2) 実施機関名： 東北大学大学院理学研究科

(3) 課題名： 稠密GPS観測による断層近傍の歪場の時空間変化の推定

(4) 本課題の5ヶ年計画の概要とその成果：

(4-1) 「地震予知のための新たな観測研究計画の推進について」（以下、建議）の項目：

  1．地震発生に至る地殻活動解明のための観測研究の推進

(2) 準備過程における地殻活動

(4-2) 関連する「建議」の項目： 1．(2) イ・ウ・エ

(4-3) 5ヶ年計画全体の目標：

断層近傍の稠密GPS観測により，歪場の時空間的変化を明らかにし，広域歪場との比較により，断層近傍特有の歪変化を検出することを5ヶ年の目的としてきた．あわせて陸域で発生する地震の地震時地殻変動データから断層モデルを推定し，経年的な歪場から除去する手法を確立する．

(4-4）5ヶ年計画の実施状況の概要と主要な成果：

平成11年度には，平成10年9月の岩手県内陸北部の地震(M6.1)に伴って観測された地表変位場から，インバージョンにより断層モデルの推定を行い，地震学的データのインバージョンにより得られたモデルと調和的な結果が得られた．平成12年度は，データ解析手法として精密単独測位(PPP)法を新たに導入しその精度評価を行った．この方法は従来の解析法のように基準点を設定せず，各観測点の位置を独立に推定する方法であるため，従来の解析法でみられた基準点の局所変動の影響を受けない．平成13年度には脊梁山地周辺地域を中心とする稠密観測網にPPP法を適用した結果，同地域が東西歪の集中帯であることが明らかとなった．平成14年度には，解析領域を北緯36度以北の全領域に広げて同様の解析を行った結果，東西短縮歪の集中帯が，ほぼ火山フロントに沿って帯状に分布する特徴が明らかになった(図１)．平成15年度には，課題番号0501.3で推定したプレート間カップリングモデルから計算される歪を差し引いた残差歪場の抽出を行った．その結果，東西の短縮歪集中帯では，わずかな隆起域になっていることもわかった．このことは，脊梁山地直下の地殻の強度が周辺域に較べて低下しているために変形が集中していることを示唆していると考えられる．

また，平成15年度には，2003年5月に発生したMj7.0の宮城県沖地震(スラブ内地震)と同年7月の宮城県北部地震(Mj6.4)のすべり分布をGPSによる地震時地殻変動データから推定した(図２)．

(4-5）5ヶ年で得られた成果の地震予知研究における位置づけ：

東北日本弧の歪集中帯は，概ね火山フロント沿いに沿った帯状の分布を示すことが明らかになったが，地震波トモグラフィーによる深さ40kmの上部マントルの低Vp/Vs域とも符合している．このことは歪集中帯の原因が地下構造の不均質性と密接に関連していることを示唆するものである．また，歪集中帯では微小地震の活動が活発であるが，それらの地震モーメントの重ね合わせでは，観測されている変形量には遠く及ばない．したがって，東北地方の脊梁山地周辺で発生する微小地震は，歪集中帯における非弾性変形の一部を解消しているに過ぎないと考えられる．

(4-6）当初目標に対する到達度と今後の展望：

本研究計画により，東北地方の歪集中帯が発見できたことは大きな成果であった．それが，地下構造の不均質や微小地震発生に密接に関連していることも明らかになり，陸域の地表の歪場の空間分布については，多くの情報が得られた．今後はその時間変化をも明らかにするため，GPS解析の高度化などにより歪抽出の時間分解能をあげることが必要である．

(4-7) 共同研究の有無： なし．

(5) この研究によって得られた成果を公表した文献のリスト

(5-1）過去5年間に発表された主要論文（５編程度以内）：

Miura, S., T. Sato, K. Tachibana, Y. Satake, and A. Hasegawa, Strain accumulation in and around Ou Backbone Range, northeastern Japan as observed by a dense GPS network, Earth Planets Space, 54, 1071-1076, 2002

佐藤俊也・三浦 哲・立花憲司・長谷川 昭, 稠密GPS観測網により観測された東北奥羽脊梁山地の地殻変動, 地震2, 55, 181-191, 2002

(5-2）平成15年度に公表された論文・報告：

Miura, S., Y. Suwa, T. Sato, K. Tachibana, and A. Hasegawa, Slip distribution of the 2003 northern Miyagi earthquake (M6.4) deduced from geodetic inversion, Earth Planets Space, in press, 2004.

(6) この課題の実施担当連絡者：

氏名：三浦　哲； 電話：022-225-1950； FAX：022-264-3292

E-mail: miura@aob.geophys.tohoku.ac.jp

 

図の説明：

図１．GPSによる水平変位速度データから推定された東西歪分布．期間は1997年から2001年まで．緑色の丸は，同期間に発生した深さ40km以浅の微小地震を示す．

図２．Yabuki and Matsu’ura (1992)の測地インバージョン法により推定された，2003年7月宮城県北部地震のすべり分布．用いたデータは，水準測量およびGPSによる地震時上下，水平変動．青矢印は断層上盤側のすべりベクトル，青のコンターはすべり量(0.2m間隔)，破線は仮定した曲面断層の深さ分布(1km間隔)を示す．小さい丸は余震の，青，橙，緑の星印は，それぞれ最大前震，本震，最大余震の震央を示す．赤の菱形はGPS観測点の位置を示す．